雷達(dá)原理及測試方案

PAGEPAGE6雷達(dá)原理及測試方案1雷達(dá)組成和測量原理雷達(dá)(Radar)是RadioDetectionandRanging的縮寫，原意“無線電探測和測距”，即用無線電方法發(fā)現(xiàn)目標(biāo)并測定它們在空間的位置。現(xiàn)代雷達(dá)的任務(wù)不僅是測量目標(biāo)的距離、方位和仰角，而且還包括測量目標(biāo)速度，以及從目標(biāo)回波中獲取更多有關(guān)目標(biāo)的信息。1.1雷達(dá)組成圖1雷達(dá)簡單組成框圖圖2雷達(dá)主要組成框圖雷達(dá)主要由天線、發(fā)射機(jī)、接收機(jī)、信號處理和顯示設(shè)備組成，基本組成框圖如圖1所示。通常雷達(dá)工作頻率范圍為2MHz～35GHz，其中超視距雷達(dá)工作頻率為2～30MHz，工作頻率為100～1000MHz范圍一般為遠(yuǎn)程警戒雷達(dá)，工作頻率為1～4GHz范圍一般為中程雷達(dá)，工作頻率在4GHz以上一般為近程雷達(dá)。老式雷達(dá)發(fā)射波形簡單，通常為脈沖寬度為τ、重復(fù)頻率為Tτ的高頻脈沖串。天線采用機(jī)械天線，接收信號處理非常簡單。這種雷達(dá)存在的問題是抗干擾能力非常差，無法在復(fù)雜環(huán)境下使用。由于航空、航天技術(shù)的飛速發(fā)展，飛機(jī)、導(dǎo)彈、人造衛(wèi)星及宇宙飛船等采用雷達(dá)作為探測和控制手段，對雷達(dá)提出了高精度、遠(yuǎn)距離、高分辨力及多目標(biāo)測量要求，新一代雷達(dá)對雷達(dá)原有技術(shù)作了相當(dāng)大的改進(jìn)，其中頻率捷變和線性相位信號、采用編碼擴(kuò)頻的低截獲概率雷達(dá)技術(shù)、動(dòng)態(tài)目標(biāo)顯示和脈沖多普勒技術(shù)是非常重要的新技術(shù)。表1雷達(dá)頻率分段波段名稱頻率分配雷達(dá)頻段HF2～30超視距雷達(dá)VHF/UHF100～1000MHz420~450MHz890~940MHz遠(yuǎn)程雷達(dá)L1～2GHz1.215~1.4GHz中程雷達(dá)S2～4GHz2.3~2.5GHz2.7~3.7GHz中/近程雷達(dá)C4～8GHz5.25~5.925GHz近程雷達(dá)X8～12GHz13.4~14GHz15.7~17.7GHz近程雷達(dá)Ku12～18GHz13.4~14GHz15.7~17.7GHzK18~27GHz24.05~24.25GHzKa27~40GHz33.4~36GHz1.2雷達(dá)測量原理1)目標(biāo)斜距的測量圖3雷達(dá)接收時(shí)域波形在雷達(dá)系統(tǒng)測試中需要測試?yán)走_(dá)到目標(biāo)的距離和目標(biāo)速度，雷達(dá)到目標(biāo)的距離是由電磁波從發(fā)射到接收所需的時(shí)間來確定，雷達(dá)接收波形參見圖3，雷達(dá)到達(dá)目標(biāo)的距離R為：R＝0.5×c×tr式（2）式中c=3×108m/s，t2)目標(biāo)角位置的測量目標(biāo)角指方位角或仰角，這兩個(gè)角位置基本上是利用天線的方向性來實(shí)現(xiàn)。雷達(dá)天線將電磁能匯集在窄波束內(nèi)，當(dāng)天線對準(zhǔn)目標(biāo)時(shí)，回波信號最強(qiáng)。是解決這一問題的有利工具。3雷達(dá)主要指標(biāo)3.1雷達(dá)主要戰(zhàn)術(shù)技術(shù)指標(biāo)觀察空域觀察時(shí)間與數(shù)據(jù)率測量精度分辨率抗干擾能力觀察與跟蹤的目標(biāo)數(shù)數(shù)據(jù)的錄取與傳輸能力工作可靠性與可維修性工作環(huán)境條件抗核爆炸和抗轟炸能力機(jī)動(dòng)性能3.2雷達(dá)的主要技術(shù)指標(biāo)天饋線性能雷達(dá)信號形式發(fā)射機(jī)性能接收機(jī)性能測角方程雷達(dá)信號處理雷達(dá)數(shù)據(jù)處理能力3.3雷達(dá)發(fā)射機(jī)主要指標(biāo)工作頻率輸出功率發(fā)射機(jī)效率信號穩(wěn)定度或頻譜純度3.4雷達(dá)接收機(jī)主要指標(biāo)靈敏度工作頻帶寬度動(dòng)態(tài)范圍中頻的選擇和濾波特性工作穩(wěn)定性和頻率穩(wěn)定性抗干擾能力4雷達(dá)的信號形式按雷達(dá)信號脈沖形式可分為連續(xù)波雷達(dá)和脈沖雷達(dá)，絕大多數(shù)雷達(dá)為脈沖雷達(dá)。按不同信號調(diào)制形式分為脈沖壓縮雷達(dá)、噪聲雷達(dá)和頻率捷變雷達(dá)等。按信號瞬時(shí)帶寬，雷達(dá)可分為窄帶雷達(dá)和寬帶雷達(dá)。雷達(dá)常用信號形式雷達(dá)信號時(shí)域波形雷達(dá)信號頻譜雷達(dá)信號頻譜不同參數(shù)頻譜典型C波段本振相位噪聲4建議的Tektronix雷達(dá)測試解決方案4.1TDS8000和TDS7000用于時(shí)域波形脈沖信號時(shí)域波形FFT分析TDS8000與Agilent86100比較TDS800086100AD采樣分辨率14bit12bit時(shí)間間隔準(zhǔn)確度>21ps/d8ps+0.001%≤20ps/d1ps+1%8ps+0.1%4.2AWG用于信號模擬（略）4.3WCA用于矢量分析WCA380與Agilent89610WCA330/38089600系列通道/頻段多通道（RF、I/Q、基帶）WCA330：DC～3GHzWCA380：DC～8GHz89641A:DC~6GHz單通道89640A:DC~2.7GHz單通道89610A:DC~40MHz單通道(可選雙通道)AD采樣分辨率14bit25.6Msps12bit40.96*2Msps12bit100或95Msps線性調(diào)頻矢量圖CW調(diào)制矢量圖4.4DSP軟硬件調(diào)試（邏輯分析儀）Tektronix與Agilent邏輯分析儀支持DSP比較TektronixAgilentTI320C2X,320C3